Hoy, a las 17:00, Samuel Ting (Premio Nobel de Física en 1976), portavoz del equipo internacional de AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) ha anunciado que se ha observado un exceso en el flujo de positrones con energías entre 20 y 250 GeV. La explicación más obvia es que su origen es la aniquilación de materia oscura galáctica, aunque no se pueden descartar otras fuentes no identificadas. El nuevo resultado se publicará en la revista Physical Review Letters y se ha obtenido tras recopilar 25 mil millones de eventos durante un año y medio, de los que unos 400 mil son positrones con energías entre 0,5 y 350 GeV. No se observado ninguna oscilación del flujo de positrones con la época del año (la famosa oscilación DAMA/Libra). Nos lo adelanta iwishart, “CERN to make Dark Matter announcement,” InvestigateDaily, Apr 4, 2013 [NASA video press conference; CERN seminar Webcast].
PS: El artículo técnico ya ha aparecido en la web de PRL: AMS Collaboration (M. Aguilar et al.), “First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–350 GeV,” Phys. Rev. Lett. 110: 141102, Apr 3, 2013 [PDF gratis]. También ha aparecido un interesante artículo Stephane Coutu, “Viewpoint: Positrons Galore,” Physics 6: 40, Apr 3, 2013, cuya lectura recomiendo encarecidamente.
Los rayos cósmicos son partículas cargadas de alta energía que inciden sobre la Tierra. El experimento AMS-02, instalado en la Estación Espacial Internacional (ISS), se dedica a observar los rayos cósmicos antes de que incidan sobre la atmósfera terrestre. Otros experimentos anteriores (como DAMA/Libra) habían observado un exceso en el flujo de positrones, pero no en el de antiprotones (algo que predicen algunas explicaciones supersimétricas para la materia oscura).
Sin embargo, los datos que se publican hoy sobre AMS-02 no permiten descartar hipótesis alternativas, como que los positrones se originan en púlsares distribuidos por el entorno galáctico. Los modelos supersimétricos predicen un señal a alta energía (un corte en el flujo de positrones) que no ha sido observado todavía. En los próximos años, cuando se acumulen más datos de positrones de alta energía (por encima de 250 GeV), se clarificará la situación y se podrá reafirmar la hipótesis de la materia oscura como origen del exceso, o por el contrario la necesidad de recurrir a otras fuentes menos “exóticas.”
La materia oscura, uno de los grandes misterios de la física, siempre parece escapar de entre las manos de los físicos. Las señales nunca son del todo claras y siempre existe la posibilidad de recurrir a una explicación alternativa.
¿Qué señal se esperaría si el origen del exceso fuera la materia oscura? La curva que ajusta los datos que se muestra en esta figura debería caer para cierta energía (de corte), como muestra el siguiente ajuste para los datos de PAMELA.
La energía de corte depende de la masa de la partícula de materia oscura. Los datos de AMS-02 para alta energía (hasta 1 TeV) no han sido publicados porque según Ting la estadística es pobre (han observado pocos eventos). AMS-02 pretende tomar datos de los rayos cósmicos durante mucho tiempo (más de una década), con lo que conforme pasen lo años la estadística crecerá y se publicarán dichos datos. Hay que tener paciencia. En la presentación de hoy, mucha gente ha tenido la sensación de que Ting está convencido de que AMS-02 ha observado la materia oscura (quizás ya tenga alguna señal de la energía de corte); sin embargo, debemos ser cautos y no sacar conclusiones anticipadas. A día de hoy, el exceso observado por AMS-02 es sugerente, pero nada más.
Francis (th)E mule Science's News
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